En översikt över olika typer av dioder och deras användning

En diod är en tvåterminal elektrisk anordning som endast möjliggör överföring av ström i en riktning. Dioden är också känd för sin enkelriktade strömegenskap, där den elektriska strömmen får strömma i en riktning. I grund och botten används en diod för att korrigera vågformer, inom radiodetektorer eller inom nätaggregat . De kan också användas i olika elektriska och elektroniska kretsar där diodets ”enkelriktade” resultat krävs. De flesta av dioderna är tillverkade av halvledare såsom Si (kisel), men i några fall används också Ge (germanium). Ibland är det fördelaktigt att sammanfatta olika typer av dioder finns . Några av typerna kan överlappa varandra, men de olika definitionerna kan gynna att begränsa fältet och ge en översikt över de olika typerna av dioder.

Vad är olika typer av dioder?

Det finns flera typer av dioder och de är tillgängliga för användning i elektronikdesign, nämligen en bakåt-diod, BARRITT-diod, Gunn-diod, laserdiod, ljusdioder, Gulddopade dioder , kristalldiod , PN-korsning, Shockley-diod , Stegåtervinningsdiod, tunneldiod, Varactor-diod och en Zener-diod.

Typer av dioder

Detaljerad förklaring av dioder

Låt oss prata i detalj om diodens arbetsprincip.

Bakåt diod

Denna typ av diod kallas också bakdioden och den är inte extremt implementerad. Den bakåtgående dioden är en PN-korsningsdiod som har en liknande operation som en tunneldiod. Scenariot med kvanttunnel har ett viktigt ansvar i genomförandet av den nuvarande främst omvända vägen. Med energibandbilden kan diodens exakta funktion kännas.

Arbete av bakåt diod

Bandet som ligger på den översta nivån kallas ledningsbandet medan det nedre nivåbandet benämns valensbandet. När det finns en applicering av energi på elektronerna tenderar de att få energi och röra sig mot ledningsbandet. När elektronerna går in från valens till ledningsbandet är deras plats i valensbandet kvar med hål.

I det nollförspända tillståndet står det ockuperade valensbandet i motsats till det ockuperade ledningsbandet. Medan i det omvända förspänningsförhållandet har P-regionen en rörelse mot uppåt motsvarande N-regionen. Nu står det ockuperade bandet i P-sektionen i kontrast till det lediga bandet vid N-sektionen. Så elektronerna börjar tunnla från det ockuperade bandet i P-sektionen till det lediga bandet i N-sektionen.

Så detta betyder att strömflödet också sker i omvänd förspänning. I det främre förspänningsförhållandet har N-regionen en rörelse mot uppåt motsvarande P-regionen. Nu står det ockuperade bandet i N-sektionen i kontrast till det lediga bandet vid P-sektionen. Så elektronerna börjar tunnla från det ockuperade bandet i N-sektionen till det lediga bandet i P-sektionen.

I denna typ av diod bildas det negativa motståndsområdet och detta används huvudsakligen för diodens arbete.

Bakåt diod

BARITT-diod

Den förlängda perioden för denna diod är barriärinsprutningstransitdiod som är BARITT-diod. Den är tillämplig i mikrovågsapplikationer och möjliggör många jämförelser med den mer använda IMPATT-dioden. Denna länk visar en tydlig beskrivning av vad som är en BARRITT-diod och dess arbete och implementeringar.

Gunn Diode

Gunn-diod är en PN-kopplingsdiod, den här typen av diod är en halvledaranordning som har två terminaler. Generellt används den för att producera mikrovågssignaler. Se nedanstående länk för Gunn Diode arbetar , Egenskaper och dess tillämpningar.

Gunn Diodes

Laserdiod

Laserdioden har inte en liknande process som för vanlig LED (ljusdiod) eftersom den producerar sammanhängande ljus. Dessa dioder används i stor utsträckning för olika ändamål, såsom DVD-skivor, CD-enheter och laserljuspekare för PPT. Även om dessa dioder är billiga än andra typer av lasergeneratorer, är de mycket dyrare än lysdioder. De har också ett partiellt liv.

Laserdiod

Ljusdiod

Termen LED står för ljusdiod, är en av de vanligaste typerna av dioden. När dioden är ansluten i framåtriktad förspänning flyter strömmen genom korsningen och genererar ljuset. Det finns också många nya LED-utvecklingar som förändras, de är LED och OLED. Ett av huvudkoncepten att vara medveten om lysdioden är dess IV-egenskaper. Låt oss gå igenom egenskaperna hos LED i detalj.

Kännetecken för ljusdioder

Innan en lysdiod avger ljus kräver den strömflödet genom dioden eftersom det här är en strömbaserad diod. Här har mängden ljusintensitet en direkt proportion till den främre riktningen för strömmen som flyter över dioden.

När dioden leder ström i den främre förspänningen måste det finnas ett strömbegränsande seriemotstånd för att skydda dioden från det ytterligare strömflödet. Det måste noteras att det inte måste finnas någon direkt anslutning mellan strömförsörjningen till lysdioden där detta orsakar omedelbar skada eftersom denna anslutning möjliggör extremt mycket strömflöde och bränner enheten.

LED fungerar

Varje typ av LED-enhet har sin egen framspänningsförlust genom PN-korsningen och denna begränsning är känd av typen av halvledare som används. Detta bestämmer mängden spänningsfall för motsvarande mängd vidarebefordringsström i allmänhet för ett strömvärde på 20 mA.

I de flesta scenarier fungerar LED: er från minimala spänningsnivåer med ett motstånd i seriekoppling, Rs används för att begränsa den framåtriktade strömmen till en skyddad nivå som i allmänhet är 5mA till 30mA när det finns ett krav på förbättrad ljusstyrka .

Olika lysdioder genererar ljus i motsvarande regioner i UV-spektrumet och genererar därför olika nivåer av ljusintensitet. Det specifika valet av halvledaren kan vara känt av hela våglängden för fotonemissionerna och därmed motsvarande producerade ljus. LED-färgerna är som följer:

Så den exakta färgen på lysdioden är känd av avståndet från den utsända våglängden. Och våglängden är känd av den specifika halvledarkompositionen som används i PN-korsning vid tillverkningsprocessen. Så det var tydligt att ljusemissionsfärgen från LED inte beror på den plaggade plasten som används. Men också de förbättrar ljusstyrkan när den inte belyses av strömförsörjningen. Med kombinationen av olika halvledar-, gas- och metallsubstanser kan nedanstående lysdioder genereras och de är:

• Galliumarsenid (GaAs) som är infraröd
• Galliumarsenidfosfid (GaAsP) varierar från rött till infrarött och orange
• Aluminiumgalliumarsenidfosfid (AlGaAsP) som har ökat ljusröda, orange typ av röda, orange och gula färger.
• Galliumfosfid (GaP) finns i röda, gula och gröna färger
• Aluminium Galliumfosfid (AlGaP) - mestadels i grön färg
• Galliumnitrid (GaN) som finns i grönt och smaragdgrönt
• Galliumindiumnitrid (GaInN) nära ultraviolett, den blandade färgen blå och grön och blå
• Kiselkarbid (SiC) finns som ett blått som substrat
• Zinkselenid (ZnSe) finns i blått
• Aluminium Galliumnitrid (AlGaN) som är ultraviolett

Fotodiod

Fotodioden används för att detektera ljus. Man har funnit att när ljus träffar en PN-korsning kan det skapa elektroner och hål. Vanligtvis fungerar fotodioder under omvända förspänningsförhållanden, där även en liten mängd strömflöde som härrör från ljuset helt enkelt kan märkas. Dessa dioder kan också användas för att producera el.

Fotodiod

PIN-diod

Denna typ av diod kännetecknas av dess konstruktion. Den har standardregionerna P-typ och N-typ, men området mellan de två regionerna, nämligen den inneboende halvledaren, har ingen dopning. Området för den inneboende halvledaren har den effekten att området för utarmningsområdet ökar vilket kan vara fördelaktigt för att byta applikationer.

PIN-diod

De negativa och positiva laddningsbärarna från N- och P-typregioner har motsvarande en rörelse till den inneboende regionen. När denna region är helt fylld med elektronhål, börjar dioden att leda. I omvänd förspänning kan det breda inneboende skiktet i dioden förhindra och bära höga spänningsnivåer.

Vid ökade frekvensnivåer kommer PIN-dioden att fungera som ett linjärt motstånd. Det fungerar som ett linjärt motstånd eftersom denna diod har otillräcklig omvänd återhämtningstid . Detta är orsaken till att kraftigt laddade 'I' -regioner inte kommer att ha tillräckligt med tid för urladdning vid snabba cykler. Och vid minimala frekvensnivåer fungerar dioden som en likriktardiod där den har tillräckligt med tid för urladdning och avstängning.

PN-kopplingsdiod

Standard PN-korsningen kan ses som den normala eller standardtypen av dioder som används idag. Detta är den mest framträdande av olika typer av dioder som finns inom den elektriska domänen. Men dessa dioder kan användas som små signaltyper för användning i RF (radiofrekvens) eller andra applikationer med låg ström som kan kallas signaldioder. Andra typer kan planeras för applikationer med hög spänning och hög ström och kallas normalt likriktardioder. I en PN-korsningsdiod måste man vara fri från förspända förhållanden. Det finns huvudsakligen tre förspänningsförhållanden och detta beror på den applicerade spänningsnivån.

• Framåtförspänning - Här är den positiva och negativa terminalen ansluten till P- och N-typerna av dioden.
• Omvänd förspänning - Här är den positiva och negativa terminalen ansluten till N- och P-typerna av dioden.
• Noll bias - Detta kallas '0' bias eftersom ingen extern spänning appliceras på dioden.

Framåtförspänning av PN-korsningsdiod

I det främre förspänningsförhållandet utvecklas PN-korsning när batteriets positiva och negativa kanter är anslutna till P- och N-typer. När dioden fungerar vid vidarebefordran ligger de inre och applicerade elektriska fälten i korsningen i motsatta vägar. När dessa elektriska fält sammanfattas är storleken på följdutgången mindre än det applicerade elektriska fältet.

Vidarebefordra i PN-korsningstyper av dioder

Denna anslutning resulterar i en minimal resistiv bana och ett tunnare uttömningsområde. Motståndet i utarmningsregionen blir mer försumbar när värdet på den applicerade spänningen är mer. Till exempel, i kiselhalvledaren, när det applicerade spänningsvärdet är 0,6V, blir utarmningsskiktets motståndsvärde helt försumbar och det kommer att finnas ett obegränsat strömflöde över det.

Omvänd förspänning av PN-kopplingsdiod

Här är anslutningen att batteriets positiva och negativa kanter är anslutna till N-typ och P-typ, Detta bildar den omvända partiska PN-korsningen. I denna situation är tillämpade och interna elektriska fält i samma riktning. När båda de elektriska fälten summeras, liknar den resulterande elektriska fältbanan den för den interna elektriska fältbanan. Detta utvecklar en tjockare och förbättrad resistiv utarmningsregion. Utarmningsområdet upplever mer känslighet och tjocklek när den applicerade spänningsnivån är mer och mer.

Omvänd förspänning i PN-kopplingsdioder

V-I-egenskaper för PN-kopplingsdiod

Dessutom är det ännu viktigare att vara medveten om V-I-egenskaperna hos PN-kopplingsdioden.

När dioden drivs under ”0” -förspänningsförhållande vilket innebär att det inte finns någon applicering av extern spänning på dioden. Detta betyder att den potentiella barriären begränsar strömflödet.

Medan dioden fungerar vid vidarebefordringsförhållanden kommer det att finnas en tunnare potentiell barriär. I silikon-typ av dioder, när spänningsvärdet är 0,7V och i germaniumtyperna av dioder när spänningsvärdet är 0,3V, minskas bredden på den potentiella barriären och detta möjliggör strömflödet genom dioden.

VI Egenskaper i PN Junction Diode

I detta kommer det att ske en gradvis ökning av strömvärdet och den resulterande kurvan är icke-linjär, eftersom den applicerade spänningsnivån överstiger den potentiella barriären. När dioden överstiger denna potentiella barriär, fungerar dioden i normalt tillstånd, och kurvens form blir gradvis skarp (blir linjär form) med stigande spänningsvärde.

När dioden fungerar i omvänd förspänningsförhållande kommer det att finnas en ökad potentiell barriär. Eftersom det kommer att finnas närvaro av minoritetsladdningsbärare i korsningen möjliggör detta flödet av omvänd mättningsström. När det finns en ökad nivå av applicerad spänning har minoritetsladdningsbärarna ökad kinetisk energi som visar en inverkan på de flesta laddningsbärare. I detta skede inträffar diodnedbrytningen och detta kan leda till att dioden skadas.

Schottky-diod

Schottky-dioden har ett lägre framspänningsfall än vanliga Si PN-korsningsdioder. Vid låga strömmar kan spänningsfallet vara mellan 0,15 och 0,4 volt i motsats till 0,6 volt för a-Si-diod. För att uppnå denna prestanda är de utformade på ett annat sätt för att jämföra med normala dioder som har en metall till halvledarkontakt. Dessa dioder används i stor utsträckning i likriktartillämpningar, fastspänningsdioder och även i RF-applikationer.

Schottky-diod

Stegåterställningsdiod

En stegåtervinningsdiod är en typ av mikrovågsdiod som används för att generera pulser vid mycket HF (höga frekvenser). Dessa dioder beror på dioden som har en mycket snabb avstängningskaraktäristik för deras funktion.

Stegåterställningsdioder

Tunneldiod

Tunneldioden används för mikrovågsapplikationer där dess prestanda överträffade andra dagens enheter.

Tunneldiod

I den elektriska domänen betyder tunnling att det är elektronernas direktrörelse genom uttömningsregionens minimala bredd från ledningsbandet till valensbandet. I PN-korsningsdioden utvecklas utarmningsområdet på grund av både elektroner och hål. På grund av dessa positiva och negativa laddningsbärare utvecklas det inre elektriska fältet i utarmningsområdet. Detta skapar en kraft i motsatt väg av en extern spänning.

Med tunneleffekten, när det finns ett minimalt framspänningsvärde, kommer framåtströmvärdet att vara mer. Den kan fungera både i framåtriktade och bakåtförspända förhållanden. På grund av den höga nivån av doping , det kan också fungera i omvänd förspänning. Med minskningen av barriärpotentialen, nedbrytningsspänning i omvänd riktning minskar också och når nästan till noll. Med denna minimala omvända spänning kan dioden nå till nedbrytningstillstånd. På grund av denna negativa resistensregion bildas.

Varactor-diod eller Varicap-diod

En varaktordiod är en typ av halvledare mikrovågsugn-halvledarenhet och den används i där den variabla kapacitansen väljs som kan åstadkommas genom att kontrollera spänningen. Dessa dioder kallas också som variceal-dioder. Även om o / p för den variabla kapacitansen kan uppvisas av de normala PN-övergångsdioderna. Men denna diod är vald för att ge de föredragna kapacitansändringarna eftersom de är olika typer av dioder. Dessa dioder är exakt utformade och förbättrade så att de möjliggör ett stort antal förändringar i kapacitans.

Varactor-diod

Zener-diod

Zener-dioden används för att ge en stabil referensspänning. Som ett resultat används den i stora mängder. Det fungerar under omvänd förspänningsförhållande och fann att när en viss spänning uppnås bryts den ner. Om strömflödet begränsas av ett motstånd aktiverar det en stabil spänning som ska genereras. Denna typ av diod används ofta för att erbjuda en referensspänning i strömförsörjningen.

Zener-diod

Det finns olika metoder i förpackningen med en Zener-diod. Få av dem används för ökade nivåer av strömavledning medan andra används för kantmontering. Generalen typ av Zener-diod består av minimalt glasbeläggning. Denna diod har ett band på ena kanten som markerar det som katoden.

Zener-dioden fungerar på samma sätt som dioden när den används i förspänningsförhållande. Medan omvänd bias kommer det att förekomma minimal Läckström . När det sker en ökning av omvänd spänning upp till nedbrytningsspänningen, skapar detta strömflöde över dioden. Det aktuella värdet kommer att nås maximalt och detta fångas upp av ett seriemotstånd.

Tillämpningar av Zener Diode

Det finns omfattande tillämpningar av en Zener-diod och få av dem är:

• Den används som en spänningsbegränsare för att reglera spänningsnivåer över minimivärdet av belastningar
• Anställda i applikationerna behöver de överspänningsskydd
• Använd i klippningskretsar

Några av de andra diodtyper som är avgörande för olika tillämpningar är som nedan:

• Laserdiod
• Lavin-diod
• Transient spänningsdämpningsdiod
• Gulddopad typ av diod
• Konstant ström typ av diod
• Peltier-diod
• Silikonstyrd likriktare diod

Varje diod har sina egna fördelar och applikationer. Få av dessa används i stor utsträckning i olika applikationer över flera domäner, medan få bara används i ett fåtal applikationer. Således handlar det här om olika typer av dioder och deras användning. Vi hoppas att du har fått en bättre förståelse för detta koncept eller för att genomföra elektriska projekt, vänligen ge dina värdefulla förslag genom att kommentera i kommentarfältet nedan. Här är en fråga till dig, Vad är funktion av en diod ?